نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 دانشگاه صنعتی اصفهان
2 دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان
چکیده
فلزات سنگین میتوانند سبب بروز اختلالات پاتوفیزیولوژیکی مختلفی در آبزیان شوند. در این مطالعه، تاثیر غلظتهای مختلف مس بر میزان متابولیسم لوچ ماهی بهایی(Turcinoemacheilus bahaii) مورد بررسی قرار گرفت. سپس غلظت کشنده (LC50-96h) مس برای گونه مورد نظر براساس پروتکل OECD, 203 تعیین شد. براساس میزان LC50-96hبه-دست آمده (mg/l 819/1)، 40 قطعه ماهی با میانگین وزنی g 56/0±6/1 در 5 تیمار جداگانه در معرض مقادیر متفاوت مس از جمله تیمار شاهد (فاقد مس)، تیمار مس (mg/l 910/0) بهمدت 24 ساعت، مس (mg/l 455/0) بهمدت 7 روز، مس (mg/l 182/0) بهمدت 14 روز، مس (mg/l 091/0) بهمدت 30 روز قرار گرفتند. سپس بهمنظور تعیین میزان متابولیسم، مصرف اکسیژن هر یک از ماهیان با استفاده از رسپیرومتر با جریان متناوب ثبت و میزان متابولسیم استاندارد (SMR)، متابولیسم بیشینه (MMR) و محدوده هوازی (AS) محاسبه گردید. نتایج بهدست آمده نشان داد که SMR ماهی تحتتاثیر مس بهطور معنیداری (P<0.05) کاهش مییابد. کمترینSMR مربوط به تیمار 30 روزه مس (mgO2/kg/h 86/14±9/43) بود که به میزان 30/70 درصد نسبت به گروه کنترل (mgO2/kg/h 73/12±1/148) کاهش داشت. اگرچه میزان متابولیسم بیشینه در تمامی تیمارهای مس اختلاف معنیداری را با گروه شاهد نشان نداد اما محدوده هوازی تنها در تیمار مس 14 روزه نسبت به تیمار شاهد بهطور معنیداری (P<0.05) افزایش یافت. باتوجه به نتایج بهدست آمده بهنظر میرسد که مس منجر به تغییرات متابولیکی در لوچماهی میشود که این امر به نوبه خود سبب تغییر در تامین بودجه انرژی برای فعالیتهای حیاتی جاندار مانند رشد، تغذیه و حتی تولید مثل میشود.
کلیدواژهها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
Effect of water-borne copper on Baha'i loach (Turcinoemacheilus bahaii) metabolism
نویسندگان [English]
1 Isfahan University of Technology
چکیده [English]
Heavy metals can produce various pathophysiological effects in aquatic animals. In this study, the effect of different water-borne copper concentrations on bahaii loach (Turcinoemacheilus bahaii) metabolism was investigated. Lethal concentration (LC50-96h) of copper was determined for this species according to OECD, 203 protocols. Based on LC50-96h (1.189 mg/l), 40 fish (1.6±0.56 g) were divided into five different groups, including control and different concentrations of copper (24h, 0.910 mg/l), (7d, 0.455 mg/l), (14d, 0.182 mg/L) and (30d, 0.091 mg/l). Then, by using intermittent- flow respirometer, the oxygen consumption of each individual fish was recorded to calculate standard metabolic rate (SMR), maximum metabolic rate (MMR) and aerobic scope (AS). Results showed significant (P<0.05) reduction in SMR of fish, exposed to copper. The minimum SMR was obtained following 30days exposure to copper (43.90 ± 14.86 mgO2/kg/h), which was reduced by about 70%, as compared to control group (148.10 ± 12.73 mgO2/kg/h). Although MMR were remained unchanged following all copper treatments, AS in copper-treated fish (14d) showed a significant increase (P<0.05) in comparison with control group. According to the results, it seems that copper could disrupt fish metabolism and subsequently, changes the energy budget of fish, required for biological activities such as growth, feeding and reproduction.
کلیدواژهها [English]
تأثیر مس محلول در آب بر متابولیسم لوچ ماهی بهایی (Turcinoemacheilus bahaii)
مهرناز مقیمی1، نصرالله محبوبی صوفیانی1* و پدرام ملک پوری2
1 اصفهان، دانشگاه صنعتی اصفهان، دانشکده منابع طبیعی، گروه شیلات
2 تهران، باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی
تاریخ دریافت: 19/9/95 تاریخ پذیرش: 13/9/96
چکیده
فلزات سنگین میتوانند سبب بروز اختلالات پاتوفیزیولوژیکی مختلفی در آبزیان شوند. دراین مطالعه، تأثیر غلظتهای مختلف مس برمیزان متابولیسم لوچماهی بهایی(Turcinoemacheilus bahaii) موردبررسی قرارگرفت. سپس غلظت کشنده (LC50-96h) مس برای گونه موردنظر براساس پروتکل OECD, 203 تعیین شد. بر اساس میزان LC50-96h بهدستآمده (mg/l 819/1)، 40 قطعه ماهی با میانگین وزنی g 56/0±6/1 در 5 تیمار جداگانه در معرض مقادیر متفاوت مس ازجمله تیمار شاهد (فاقد مس)، تیمار مس (mg/l 910/0) به مدت 24 ساعت، مس (mg/l 455/0) بهمدت 7 روز، مس (mg/l 182/0) بهمدت 14 روز، مس (mg/l 091/0) بهمدت 30 روز قرار گرفتند. سپس بهمنظور تعیین میزان متابولیسم، مصرف اکسیژن هریک از ماهیان بااستفاده از رسپیرومتر با جریان متناوب ثبت و میزان متابولیسم استاندارد (SMR)، متابولیسم بیشینه (MMR) و محدوده هوازی (AS) محاسبه گردید. نتایج بدست آمده نشان داد که SMR ماهی تحتتأثیر مس بطور معنیداری (05/0P<) کاهش مییابد. کمترینSMR مربوط به تیمار 30 روزه مس (mgO2/kg/h 86/14±9/43) بود که به میزان 30/70 درصد نسبت به گروه کنترل (mgO2/kg/h 73/12±1/148) کاهش داشت. اگرچه میزان متابولیسم بیشینه در تمامی تیمارهای مس اختلاف معنیداری را با گروه شاهد نشان نداد اما محدوده هوازی تنها در تیمار مس 14 روزه نسبت به تیمار شاهد بطور معنیداری (05/0P<) افزایش یافت. باتوجه به نتایج بدست آمده بنظر میرسد که مس منجر به تغییرات متابولیکی در لوچماهی میشود که این امر بهنوبه خود سبب تغییر در تأمین بودجه انرژی برای فعالیتهای حیاتی جاندار مانند رشد، تغذیه و حتی تولیدمثل میشود.
واژههای کلیدی: مصرف اکسیژن، فلزات سنگین، رسپیرومتر، ظرفیت متابولیکی
* نویسنده مسئول، تلفن: 03133912506 ، پست الکترونیکی: soofiani@cc.iut.ac.ir
مقدمه
آلودگی آبهای شیرین بوسیلهی طیف گستردهای از آلایندهها به یک موضوع نگرانکننده در طول چند دهه گذشته تبدیلشده است. افزایش فعالیتهای انسانی بویژه فعالیتهای کشاورزی و صنعتی منجر به ورود مقادیر قابلتوجهی از آلایندهها مانند فلزات سنگین به اکوسیستمهای آبی گردیده است (17). فلزات سنگین، آلایندههای زیستمحیطی پایدار و ماندگار در محیطهای آبی هستند که علاوه بر فعالیتهای انسانی میتوانند درنتیجه فرایندهای طبیعی نیز وارد اکوسیستمهای آبی شده و باعث ایجاد آسیبهای جدی و درازمدت در موجودات زنده شوند (2و 3 ).
باوجود اینکه مس ازجمله فلزات ضروری است که نقش کلیدی در بیوسنتز هموگلوبین و رنگدانههای تنفسی درآبزیان دارد اما در غلظتهای بالا میتواند مسمومیت ایجاد نماید (5). فعالیتهایی نظیر معدنکاری، چرمسازی، فلزکاری و آلیاژسازی، تولید کابلهای برق سبب افزایش ورود و حضور این عنصر در آبهای سطحی شده است (23). علاوه براین، سوختهای فسیلی، فاضلابهای شهری، کودهای شیمیایی و کاربرد این عنصر بهعنوان جلبک-کش و قارچکش سبب ورود مقادیر قابلتوجهی از این فلز به محیطهای آبی شده است (9). مس بصورت مزمن میتواند سبب تغییرات مختلف فیزیولوژیکی و رفتاری مانند از دست دادن اشتها، کاهش رشد، کاهش ظرفیت هوازی و افزایش مرگومیر در ماهی شود (26). یکی دیگر از اثرات فیزیولوژیکی مس بر ماهی، تغییرات متابولیسمی است (12). میزان متابولیسم یک موجود به مصرف انرژی روزانهی آن اشاره داردکه بصورت غیرمستقیم براساس میزان اکسیژن مصرفشده توسط یک جانور در یک دورهی زمانی معین، قابل ارزیابی است (6). پیشازاین نشان دادهشده است که میزان اکسیژن مصرفی میتواند بعنوان شاخصی قابلاعتماد در بررسی تأثیر سمیت فلزات در آبزیان باشد (17).
پیشازاین، اثر فلزات مس و کادمیم براکسیژن مصرفی در ماهی کپور معمولی (Cyprinus carpio) مورد مطالعه قرارگرفته است. نتایج به دست آمده ازاین مطالعه نشان داد که میزان مصرف اکسیژن باافزایش غلظت فلز کاهش مییابد (16). پراشانت و همکاران (24) در سال 2010 میلادی نشان دادند که مصرف اکسیژن در کپور هندی روهو (Labeo rohita) درنتیجه تماس با مقادیر کشنده مس محلول در آب کاهش مییابد. علاوه براین، سایر عناصر نیز در غلظتهای بالا سبب تغییر میزان متابولیسم میشوند، برای مثال، سلنیم سبب کاهش مصرف اکسیژن در ماهی گامبوزیا (Gambusia affinis) در غلظتهای کشنده و تحتکشنده میشود (20). کادمیم نیز سبب کاهش میزان اکسیژن مصرفی و متابولیسم در سه گونه از ماهیان ازجمله آمور (Ctenopharyngodon idella)، بارب پرنده هندی (Esomus danricus) و فلاندر (Paralichthys olivaceus) میشود (10، 14 و 18).
همانطور که پیشازاین مطرح شد، احتمال ورود مقادیر قابلملاحظه مس به منابع آبی به دلیل کاربرد وسیع ترکیبات حاوی مس بهعنوان ضدعفونیکننده در آبزیپروری وجود دارد (21). بنابراین، احتمالاً در معرض قرارگیری آبزیان، حتی گونههای غیرپرورشی بهواسطه ورود این ترکیبات به محیطزیست آنها وجود دارد. از آنجاییکه فلزات سنگین مانند مس باایجاد اختلال در تعادل یونی و تغییر در عملکرد تنفسی ماهی همراه با بروز آسیبهای آبششی سبب بروز استرس میگردند (11)، بنابراین بررسی تأثیر مس برمیزان متابولیسم ماهی میتواند در درک عملکرد و فعالیت ماهی در شرایط استرسزای محیطی مفید باشد. ازآنجاییکه لوچ ماهی بهایی (Turcinoemacheilus bahaii) بعنوان یکی از گونههای بومی رودخانه زایندهرود (1و 13) میتواند در معرض ورود پساب مزارع پرورشی حاوی مس قرارگیرید، بنظر میرسد بررسی تأثیر تیمارهای مختلف مس (بهصورت محلول در آب) برمیزان شاخصهای متابولیسمی به درک پاسخهای فیزیولوژیک اینگونه بومی کمک نماید.
مواد و روشها
تهیه ماهی: تعداد90 قطعه ماهی لوچ بهایی (T. bahaii) از منطقهی خرسونک رودخانه زایندهرود -در فاصلهی 20 کیلومتری چشمه دیمه- صید و بلافاصله به آزمایشگاه منتقل گردیدند. سپس ماهیان صیدشده ضدعفونی و بمدت سه هفته با شرایط آزمایشگاه سازگار گردیدند. در طول این دوره، روزانه به میزان 3 درصد وزن بدن با جیره غذایی معمول (شامل 3/31% پروتئین، 6/11% چربی و 7/11% خاکستر) تغذیه شدند. پیش از انجام آزمایشات، تعدادی از ماهیان بصورت تصادفی انتخاب و با تهیه لام مرطوب از آبشش، ازنظر عفونتهای انگلی و یا قارچهای آبششی مورد بررسی قرارگرفتند.
تهیه استوک مس: برای تهیهی محلول استوک مس، از نمک سولفات مسCuSO4.5H2O (Panreac, Spain) استفاده شد.
تعیین غلظت کشنده (LC50-96h) فلز مس: 42 قطعه ماهی با میانگین وزنی 56/0±07/1 گرم جهت تعیین LC50-96h مورد آزمایش قرارگرفتند. برای تعیین میزان LC50 فلز مس برای گونه موردنظر از پروتکل پیشنهادی OECD, 203 استفاده شد. براین اساس، تعداد 7 قطعه ماهی در محفظههایی با حجم 10 لیتر آب قرارداده شدند و در معرض غلظتهای 0/0، 25/1، 5/2، 0/5، 0/10 و 0/20 میلیگرم برلیتر مس قرارگرفتند. سپس میزان تلفات پس از گذشت 24، 48، 72 و 96 ساعت مشاهده و ثبت گردید. ماهیان مورد آزمایش دراین بخش، در طول دوره مورد تغذیه قرارنگرفتند. سپس با استفاده از آنالیز رگرسیون پروبیت، میزان LC50 در بازههای زمانی مختلف برای مس بهدست آمد (22).
تیماربندی: باتوجه به میزان LC50-96h، 40 قطعه ماهی با میانگین وزنی 56/0±6/1 گرم در قالب طرح کاملاً تصادفی در 5 تیمار جداگانه در معرض مقادیر متفاوت مس ازجمله تیمار شاهد (فاقد مس)، تیمار مس (mg/l 910/0) بهمدت 24 ساعت، mg/l 455/0 مس بهمدت 7 روز، mg/l 182/0 مس بهمدت 14 روز، mg/l 091/0 مس بهمدت 30 روز قرارگرفتند. تیمارهای انتخابی به ترتیب براساس 5، 10، 25 و 50 درصد از LC50-96h انتخاب گردید. سپس ماهیان هر تیمار در زمان معین جهت اندازهگیری شاخصهای متابولیسمی به رسپیرومتر معرفی شدند.
تعیین میزان متابولیسم: اندازهگیری میزان متابولیسم بااستفاده از رسپیرومتر با جریان متناوب (Intermittent-Flow-Respirometer) انجام شد. شاخصهای متابولیسمی مورد بررسی عبارت بودند از میزان متابولیسم استاندارد (SMR= Standard Metabolic Rate)، میزان متابولیسم بیشینه (MMR=Maximum Metabolic Rate)و محدوده هوازی AS=Aerobic Scope)). بمنظور اندازهگیری SMR، 24 ساعت قبل از انتقال به رسپیرومتر تغذیه ماهیان قطع شد و ماهیان حدود 24 ساعت قبل از انجام آزمایش به درون محفظه رسپیرومتر منتقلشدند تا با شرایط رسپیرومتر سازگار و از استرس آنها کاسته شود. سپس میزان مصرف اکسیژن برای هرماهی بهدفعات (حداقل 20 بار) در بازههای زمانی حداقل 6 دقیقهای ثبت گردید.
برای اندازهگیری MMR، هرماهی به مدت 5 الی 10 دقیقه بهوسیله تعقیب و گریز وادار به شنای فعال گردید و سپس به رسپیرومتر معرفی شد و میزان مصرف اکسیژن آن ثبت گردید. حدود هوازی (AS) نیز با استفاده از تفریق SMR از MMR محاسبه گردید.
میزان مصرف اکسیژن براساس روش کلارک و همکاران (8) با استفاده از اندازهگیری مقدار حجم ویژه اکسیژن مصرفی (MO2) تعیین شد (فرمول1).
فرمول1:
در این فرمول، MO2میزان اکسیژن مصرفی یا میزان متابولیسم ماهی، Vrحجم رسپیرومتر، Vf حجم ماهی (که حدوداً برابر با وزن ماهی است)، O2Δ تغییرات اکسیژن آب درون رسپیرومتر، tΔ تغییرات زمانی (در طول اندازهگیری تغییرات اکسیژنی) و Mf وزن ماهی است.
اندازهگیری غلظت مس در آب: جهت اندازهگیری مس، یک قطره اسید نیتریک به 250 میلیلیتر نمونه آب برداشته شده از هر یک از تیمارهای آزمایشی اضافه گردید پس از فیلتر نمودن آب، غلظت مس در هرتیمار با استفاده از دستگاه جذب اتمی (Perkin Elmer، مدل AAnalyst700) مورد سنجش قرارگرفت. قرائت اعداد در مقابل بلانک و پس از ترسیم منحنی استاندارد صورت پذیرفت.
اندازهگیری پارامترهای فیزیکوشیمیایی آب: دراین آزمایش میزان اکسیژن محلول، دمای آب، سختی، کلسیم، منیزیم، ترکیبات آمونیاکی کل، میزان جامدات کل، محلول و معلق، pH، هدایت الکتریکی در هر تیمار، دما و رطوبت نسبی هوا نیز بصورت روزانه اندازهگیری و ثبت شد (جدول1). تمامی پارامترهایفیزیکوشیمیایی آب براساس روش APHA مورد سنجش قرارگرفت (4).
جدول1- پارامترهایکیفی آبوهوا
pH |
97/7-83/7 |
|
هدایت الکتریکی (ms cm-1) |
350-311 |
|
اکسیژن محلول |
mg/l |
3/7-7/6 |
اکسیژن محلول |
% |
100-98 |
اکسیژن محلول |
mbar |
172-166 |
دمای آب (°C) |
7/24-0/20 |
|
آمونیاک (mg/l) |
012/0-001/0 |
|
نیتریت (mg/l) |
09/0-06/0 |
|
نیترات (mg/l) |
10/7-33/5 |
|
سختی کل (mg/l) |
200-176 |
|
کلسیم (mg/l) |
156-104 |
|
منیزیم (mg/l) |
72-36 |
|
کل جامدات (mg/l) |
290-132 |
|
کل جامدات محلول (mg/l) |
246-100 |
|
کل جامدات معلق (mg/l) |
44-4 |
|
رطوبت نسبی (%) |
50-43 |
|
دمای هوا (°c) |
4/25-5/20 |
|
فشار بارومتریک(mm-Hg) |
841-832 |
محاسبات آماری: مطالعه حاضر در قالب طرح کاملاً تصادفی با 5 تیمار (با 8 تکرار) اجرا گردید. ابتدا نرمال بودن دادهها بااستفاده از آزمون شاپیرو-ویلک و همگنی واریانسها بااستفاده از آزمون لون مورد ارزیابی قرارگرفت. سپس جهت بررسی تفاوتهای آماری در خصوص پارامترهای اندازهگیری شده، دادهها بااستفاده از آنالیز کوواریانس ANCOVA مورد تجزیهوتحلیل قرارگرفتند. به دلیل تأثیر احتمالی وزن بدن و طول کل در میزان متابولیسم، این پارامترها نیز بهعنوان عوامل کوواریانس در نظر گرفته شد. سپس برای تعیین وجود اختلاف معنیداری بین تیمارها از روش مقایسات چندگانه (آزمون تکمیلی بونفرونی) استفاده شد. معنیداری تفاوتها در سطح 5 درصد برای تمامی دادهها گزارششده است. از آنالیز رگرسیون پروبیت نیز جهت محاسبه میزان LC50در زمانهای مختلف استفاده شد. جهت انجام آنالیزهای آماری و ترسیم نمودار از نرمافزار 18SPSS استفاده شد (29).
نتایج
غلظت کشنده (LC50-96h) مس: میزان LC50-96hبرای فلز مس برابر با 819/1 میلیگرم برلیتر به دست آمده است. میزان دقیق LC50 در زمانهای مختلف به همراه حدود اطمینان آن در جدول 2 آورده شده است.
جدول2- میزان LC50 مس به همراه حدود اطمینان 95 درصد برای لوچ ماهی بهایی (T. bahaii)
زمان (ساعت) |
(mg/l) LC50 |
24 |
(748/13-774/11) 422/12 |
48 |
(123/3-679/2) 816/2 |
72 |
(485/2-93/1) 019/2 |
96 |
(232/2-866/1) 819/1 |
غلظت مس در تیمارهای مختلف: نتایج بهدستآمده از آنالیز جذب اتمی حاکی از آن است که میانگین غلظت مس در تمامی تیمارها در محدودهی غلظتهای محاسبهشده قرار دارد (جدول3).
جدول3- غلظتهای مس محلول در آب در تیمارهای مختلف
تیمارها |
غلظت محاسبه شده (mg/l) (براساس LC50-96h) |
غلظت اندازهگیری شده (mg/l) |
|
شاهد |
0 (0%) |
<004/0 |
|
مس |
24 ساعت |
910/0 (50%) |
004/0±905/0 |
7 روزه |
455/0 (25%) |
002/0±456/0 |
|
14 روزه |
182/0 (10%) |
003/0±180/0 |
|
30 روزه |
091/0 (5%) |
005/0±093/0 |
میزان متابولیسم استاندارد: نتایج بهدستآمده نشان میدهد که SMR لوچ ماهی در معرض فلز مس بهطور معنیداری (05/0P<) کاهش مییابد. کمترینSMR مربوط به تیمار مس بهمدت 30 روز (mgO2/kg/h 864/14±969/43) است که به میزان 30/70 درصد نسبت به گروه شاهد (mgO2/kg/h 736/12±087/148) کاهش یافته است. این شاخص متابولیسمی تحتتأثیر تیمار مس بمدت 30 روز با سایر تیمارهای مس نیز اختلاف معنیداری از خود نشان داد. سایر تیمارهای مس (24 ساعت، 7 و 14 روز) نیز با تیمار شاهد اختلاف معنیداری داشت. SMR تیمار مس 24 ساعته اختلاف معنیداری با تیمار 14 روزه مس نداشت (05/0P<)، در صورتیکه با تیمار 7 روزه مس اختلاف معنیداری (05/0P<) را نشان داد (شکل 1).
شکل1- میزان متابولیسم استاندارد (SMR) در لوچ ماهی بهایی (T. bahaii) تحت تأثیر تیمارهای مختلف مس. هریک از ستونها نشاندهنده mean±SD مربوط به 8 اندازهگیری است. ستون با حروف الفبای انگلیسی غیرمشابه بیانگر وجود اختلاف معنیدار (05/0P<) است.
میزان متابولیسم بیشینه: میزان متابولیسم بیشینه دراثر تیمارهای مختلف مس، اختلاف معنیداری نسبت به تیمار شاهد نداشت. بین تیمارهای مس، تیمار مس بمدت 14روز میزان این پارامتر بهصورت معنیداری (05/0P<) نسبت به دو تیمار مس 7 روزه و 30 روزه افزایش یافت، درحالیکه تیمارهای مس 24 ساعته، 7 روزه و 30 روزه اختلاف معنیداری را در مقایسه با یکدیگر نشان ندادند (شکل 2).
شکل2- میزان متابولیسم بیشینه (MMR) در لوچ ماهی بهایی
(T. bahaii) تحت تأثیر تیمارهای مختلف مس. هریک از ستونها نشاندهنده mean±SD مربوط به 8 اندازهگیری است. ستون با حروف الفبای انگلیسی غیرمشابه بیانگر وجود اختلاف معنیدار (05/0P<) است.
محدوده هوازی: نتایج بهدست آمده حاکی از عدم وجود اختلاف معنیدار محدوده هوازی لوچ ماهی تحتتأثیر تیمارهای مختلف مس در مقایسه با گروه شاهد است. البته تیمار مس بمدت 14 روز سبب افزایش معنیدار (05/0P<) این شاخص در مقایسه با شاهد گردید. بین تیمارهای مختلف این فلز تنها تیمار مس 14 روزه با تیمارهای مس 7 و 30 روزه اختلاف معنیداری (05/0P<) از خود نشان داد (شکل 3).
شکل3- محدوده هوازی (AS) لوچ ماهی بهایی (T. bahaii) تحت تأثیر تیمارهای مختلف مس. هریک از ستونها نشاندهنده mean±SD مربوط به 8 ماهی است. ستون با حروف الفبای انگلیسی غیرمشابه بیانگر وجود اختلاف معنیدار (05/0P<) است.
بحث
بطور کلی اثرات سوء فلزات سنگین برمصرف اکسیژن و یا میزان متابولیسم ماهی و سایر آبزیان بهطور گسترده موردمطالعه قرارگرفته است (28). تغییر در میزان اکسیژن مصرفی در اثر قرارگرفتن ماهی در معرض مس در ماهی بارب E. danricus (11) و ماهی کپور معمولی C. carpio(12) و سایر آبزیان (7) گزارششده است.
دراین مطالعه میزان متابولیسم پایه در لوچ ماهی بهایی تحتتأثیر تیمارهای مختلف مس کاهش یافت. مطالعات پیشین نشان میدهد که فلزات سنگین اغلب سبب کاهش میزان مصرف اکسیژن در ماهی میشوند. دراین خصوص، فلز کادمیم در کوتاهمدت سبب کاهش قابل ملاحظهی مصرف اکسیژن در لای ماهی (Tinca tinca) شد که نشاندهندهی اثر سمی کادمیم بر تنفس ماهی است (27). در ماهی بارب (E. danricus) نیز کاهش اکسیژن مصرفی در غلظتهای بالای کادمیم نسبت به گروه شاهد مشاهده شد (10). حسن در سال 2011 دریافت که میزان اکسیژن مصرفی ماهی کپور معمولی (C. carpio) دراثر تماس با مس و کادمیم کاهش مییابد و مس را فلز سمیتری نسبت به کادمیم دانست، چراکه سبب کاهش بیشتر اکسیژن مصرفی درگونه مذکور شده است. این محققین دلیل اینامر را تجمع فلزات سنگین در آبشش و درنتیجه کاهش فعالیتهای متابولیسمی عنوان نمودند (16). در این خصوص، وود و گاس در سال 1998 پیشنهاد کردند که تأثیر فلزات سنگین برعملکرد آبشش باعث کاهش میزان مصرف اکسیژن به دلیل اختلال در تنظیمات یونی و تعادل اسید- باز میشود (15). علاوه براین، قرارگرفتن در معرض مس در کوتاه مدت منجر به کاهش شدید مصرف اکسیژن در لارو کپور معمولی (C. carpio) و قزلآلای رنگینکمان (Oncorhynchus mykiss) میشود که ممکن است درنتیجه جذب مس توسط آبششها و حتی بروز عوارض پاتولوژیک در اپیتلیوم آبششی باشد (17). بنابراین، آسیبهای بافتی در آبشش منجر به کاهش سطح تبادل تنفسی و کاهش مصرف اکسیژن در ماهی میشود.
در مطالعهی حاضر میزان محدوده هوازی در اکثر تیمارهای مس تغییر نکرد. باتوجه به اینکه محدوده هوازی نشاندهندهی میزان تفاوت متابولیسم استاندارد و بیشینه است (25)، درنتیجه در تیمار مس کاهش SMR همراه با تغییر بسیار کم MMR باعث شد که میزان محدوده هوازی در اکثر تیمارها اختلاف معنیداری را نسبت به گروه شاهد نداشته باشد. گزارشاتی مبنی برافزایش SMR و MMR در ماهیان در معرض مقادیر مزمن سرب وجود دارد. بعلاوه، این محققین به این نتیجه رسیدند که با قرارگرفتن ماهی در معرض مقادیر مزمن سرب، میزان AS آن نیز افزایش مییابد. این احتمال وجود دارد که علت افزایش MMR و AS به دلیل افزایش سنتز هموگلوبین باشد (19). البته نتایج متناقض در خصوص تأثیر فلزات سنگین بر میزان متابولیسم ماهی چندان دور از انتظار نیست زیرا ظرفیت متابولیکی ماهی بطور اساسی متأثر از تفاوتهای درون گونهای و حتی برون گونهای قرار میگیرد. بنابراین لزوم انجام مطالعه همزمان در خصوص تأثیر هریک از آلایندهها بر پاسخهای رفتاری، بیوشیمیایی، فیزیولوژیکی و آسیبشناسی در کنار بررسی تغییرات ایجادشده در ظرفیت متابولیکی ماهی در درک بهتر نحوه عملکرد این دسته از عوامل استرسزا مثمرثمر خواهد بود.
نتیجهگیری
بطورکلی، فلزات سنگین میتوانند بااختلال در فرایندهای بیوشیمیایی و فیزیولوژیکی ماهی سبب کاهش مصرف اکسیژن شوند. در پژوهش حاضر میزان متابولیسم استاندارد لوچ ماهی بهایی متعاقب مجاورت با مقادیر مزمن و تحت کشنده مس کاهش یافت. کاهش میزان متابولیسم میتواند بعلت تجمع فلزات در آبشش ماهی و آسیب به این بافت باشد که مانعی در جهت تبادل اکسیژن ایجاد میکند که خود ضرورت انجام مطالعاتی در این زمینه را نشان میدهد. باتوجه به نتایج بدست آمده از این مطالعه مس میتواند منجر به تغییرات متابولیکی در ماهی لوچ شود که به نوبه خود سبب تغییر در تأمین بودجه انرژی برای فعالیتهای حیاتی جاندار مانند رشد، تغذیه و حتی تولید مثل میشود. در نتیجه، ورود هرچه بیشتر آلایندهها به اکوسیستمهای آبی میتواند حیات زیستمندان این اکوسیستمها را در معرض خطر قرار دهد. مطالعات بیشتر در زمینه تعیین متابولیسم انرژی (کربوهیدرات، پروتئین و چربیها) میتواند به درک بهتر تغییرات مشاهده شده در این مطالعه کمک نماید.